瀝青路面中的瀝青膠結(jié)料在高溫生產(chǎn)和自然環(huán)境條件下的使用過(guò)程中,受熱、光、氧等因素的作用,會(huì)發(fā)生老化變硬,誘發(fā)早期病害,危害公路交通安全,減少瀝青路面的使用壽命,因此,提高瀝青的抗老化性能對(duì)于延長(zhǎng)瀝青路面的使用壽命具有重要的意義。片狀結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)納米材料對(duì)光、氧的滲透具有優(yōu)良的阻隔作用,被應(yīng)用于提高瀝青的抗老化性能。然而,無(wú)機(jī)材料與有機(jī)瀝青材料的相容性較差,難以均勻分散在瀝青中,從而減弱了阻隔作用,降低了對(duì)瀝青耐久性的改善效果。氧化石墨烯(GO)和二苯酮-4插層層狀雙羥基氫氧化物(BI-LDHs)不僅具有獨(dú)特的片狀納米結(jié)構(gòu),還與瀝青具有良好的相容性,因此,可利用GO和BI-LDHs來(lái)提高瀝青的抗老化性能。對(duì)比研究GO和BI-LDHs對(duì)瀝青及其混合料組成結(jié)構(gòu)、路用性能和抗老化性能的影響規(guī)律及改性機(jī)理,可為利用片狀結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)納米材料制備具有優(yōu)良耐久性的瀝青路面材料提供理論和技術(shù)支撐。本文采用氣相色譜和質(zhì)譜(GC-MS)聯(lián)用技術(shù)、拉曼光譜、棒狀薄層色譜-氫火焰離子檢測(cè)器(TLC-FID)等現(xiàn)代測(cè)試手段分析了GO和BI-LDHs耐老化改性劑的材料特性、在瀝青中的結(jié)構(gòu)特征以及對(duì)瀝青化學(xué)組成結(jié)構(gòu)的影響。通過(guò)對(duì)熱氧老化(TFOT、PAV)和光氧老化試驗(yàn)前后瀝青的膠體結(jié)構(gòu)、物理和流變性能的變化分析,對(duì)比研究了GO和BI-LDHs耐老化改性劑對(duì)瀝青路用性能及抗老化性能的影響規(guī)律。最后,研究了GO和BI-LDHs耐老化改性劑對(duì)瀝青混合料路用性能及抗老化性能的改善作用。主要研究結(jié)論如下:(1)微觀結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn),GO和BI-LDHs在瀝青中能均勻分散,有利于阻隔光和氧的滲透。并且,GO和BI-LDHs耐老化改性瀝青的離析軟化點(diǎn)差小于0.5°C,具有良好的儲(chǔ)存穩(wěn)定性。(2)GO和BI-LDHs的摻入對(duì)瀝青四組分的含量影響不大,但其片狀結(jié)構(gòu)制約了瀝青分子的自由運(yùn)動(dòng),使瀝青發(fā)生了一定程度的硬化,抗高溫車(chē)轍性能增強(qiáng)。然而,在100°C以上時(shí),GO在瀝青中釋放的CO_2氣體,使瀝青體積膨脹導(dǎo)致粘度降低,可降低瀝青的拌和溫度。并且GO還可以減小瀝青在較低溫度范圍的G~*,有利于改善其低溫抗裂性能。(3)GO和BI-LDHs的摻入使熱氧、光氧老化瀝青輕質(zhì)組分向重質(zhì)組分的轉(zhuǎn)化比例以及膠體的凝膠化指數(shù)下降,硬化程度減少。隨著GO和BI-LDHs改性劑摻量的增大,瀝青抗老化性能增強(qiáng),在相同摻量下,GO對(duì)瀝青的抗老化性能的改善效果優(yōu)于BI-LDHs。(4)GO和BI-LDHs的摻入,改善了瀝青混合料的高溫性能,增強(qiáng)了瀝青混合料的抗老化性能,在相同摻量下,GO對(duì)瀝青混合料抗老化性能的改善效果優(yōu)于BI-LDHs。(5)GO和BI-LDHs能夠吸收瀝青中的輕組分,阻隔氧氣(紫外光)、瀝青中的可揮發(fā)分,延緩瀝青老化反應(yīng)速率,從而提高瀝青的抗老化性能。
【學(xué)位單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類(lèi)】：TE626.86
【部分圖文】：

圖 1-1 瀝青應(yīng)用老化軌跡Fig.1-1Asphalt aging track during serving.2 老化模擬試驗(yàn)道路工程研究人員為研究熱氧老化和光氧老化對(duì)瀝青路用性能的影響，模擬、施工中的熱氧老化過(guò)程，建立了室內(nèi)短期老化模擬試驗(yàn)方法，包括瀝青薄熱試驗(yàn)（TFOT）和瀝青旋轉(zhuǎn)薄膜加熱試驗(yàn)（RTFOT）；模擬瀝青路面使用期長(zhǎng)期老化過(guò)程，建立了室內(nèi)模擬長(zhǎng)期老化試驗(yàn)方法壓力老化容器加速瀝青老驗(yàn)（PAV）。大量研究結(jié)果表明，TFOT 和 RTFOT 試驗(yàn)?zāi)軌蜉^好地反應(yīng)瀝青期老化過(guò)程，然而，PAV 試驗(yàn)采用高溫、高壓加速老化方法，模擬瀝青在路用過(guò)程中的光氧老化，其實(shí)質(zhì)是熱氧老化過(guò)程，與實(shí)際路面使用過(guò)程差異較因此，目前研究人員仍在積極探索模擬瀝青路面使用過(guò)程的紫外光（UV）

圖 1-3 單層石墨烯結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 1-3 Picture of monolayer graphene structureertsO.[61]調(diào)查氦原子針對(duì)有缺陷的單層石墨烯的滲透性。研究結(jié)下，即使是最小的原子（氦原子）也不可能穿過(guò)無(wú)缺陷的單層 1-4。Bunch J. S[62]研究石墨烯薄膜對(duì)氣體的阻隔性，結(jié)果明能夠阻隔包括氦氣的標(biāo)準(zhǔn)氣體。

圖 1-3 單層石墨烯結(jié)構(gòu)示意圖g. 1-3 Picture of monolayer graphene struc氦原子針對(duì)有缺陷的單層石墨烯的滲透最小的原子（氦原子）也不可能穿過(guò)無(wú)ch J. S[62]研究石墨烯薄膜對(duì)氣體的阻隔括氦氣的標(biāo)準(zhǔn)氣體。
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李元元;李闖民;劉安;;耦聯(lián)劑-水泥乳化瀝青混合料的成型方法及抗壓強(qiáng)度研究[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版);2015年06期

2 賈曉娟;徐松;余劍英;丁衛(wèi)青;;膨潤(rùn)土-LDHs復(fù)合改性瀝青老化性能研究[J];公路;2015年11期

3 陳鴻毅;李平;胡雨銘;;抗紫外光老化劑對(duì)民用機(jī)場(chǎng)瀝青道面用瀝青性能的影響[J];西安工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2015年06期

4 徐志榮;常艷婷;陳忠達(dá);孫建;劉蕓;;瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)研究[J];交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào);2015年03期

5 劉武;肖新顏;晏英;;層狀雙羥基復(fù)合金屬氫氧化物/廢膠粉改性瀝青的性能及老化機(jī)理[J];高分子材料科學(xué)與工程;2015年02期

6 馮振剛;張建賓;李新軍;余劍英;;棒狀薄層色譜-氫火焰離子探測(cè)儀檢測(cè)老化瀝青的四組分[J];色譜;2015年02期

7 高麗;徐松;李玉環(huán);馬慶豐;薛理輝;余劍英;;LDHs/紫外吸收劑復(fù)合改性對(duì)瀝青性能的影響研究[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào);2015年01期

8 何東坡;李欣;姜利;吳乃明;;納米TiO_2對(duì)瀝青混合料紫外老化性能的影響[J];公路;2015年01期

9 呂捷;;改性瀝青的紫外老化研究[J];石油瀝青;2014年04期

10 陳華鑫;賀孟霜;紀(jì)鑫和;黃余陽(yáng)陽(yáng);;瀝青性能與瀝青組分的灰色關(guān)聯(lián)分析[J];長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 馮振剛;紫外光吸收劑對(duì)瀝青性能的影響及其作用機(jī)理研究[D];武漢理工大學(xué);2013年

2 王佳妮;模擬紫外環(huán)境下瀝青流變行為及老化機(jī)理的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

3 詹小麗;基于DMA方法對(duì)瀝青粘彈性能的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 張明祥;納米氧化鋅改性瀝青及其抗老化性能研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2015年

2 姚婷婷;紫外吸收劑/LDHs改性瀝青的制備與性能研究[D];武漢理工大學(xué);2014年

3 王金剛;無(wú)機(jī)微粉改性瀝青制備及其改性機(jī)理研究[D];武漢理工大學(xué);2009年

4 栗培龍;道路瀝青老化行為與機(jī)理研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2007年

5 宋美寧;有機(jī)蒙脫石制備工藝優(yōu)化及結(jié)構(gòu)變化規(guī)律研究[D];山東科技大學(xué);2005年

本文編號(hào)：2845402